Օպտիկական համակարգերում պատկերման արդյունավետության կարևորագույն որոշիչ գործոն է ոսպնյակի տարրերի քանակը և կենտրոնական դեր է խաղում ընդհանուր նախագծային շրջանակում: Ժամանակակից պատկերման տեխնոլոգիաների զարգացմանը զուգընթաց, օգտագործողների պահանջները պատկերի պարզության, գույների ճշգրտության և մանրուքների վերարտադրության նկատմամբ սրվել են, ինչը պահանջում է լույսի տարածման ավելի մեծ վերահսկողություն ավելի ու ավելի կոմպակտ ֆիզիկական ծրարների ներսում: Այս համատեքստում ոսպնյակի տարրերի քանակը դառնում է օպտիկական համակարգի կարողությունները կարգավորող ամենաազդեցիկ պարամետրերից մեկը:
Յուրաքանչյուր լրացուցիչ օբյեկտիվի տարր ներմուծում է ազատության աստիճանի աճ, որը հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ մանիպուլյացիա կատարել լույսի հետագծերի և ֆոկուսավորման վարքագծի վրա ամբողջ օպտիկական ուղու վրա: Այս բարելավված դիզայնի ճկունությունը ոչ միայն նպաստում է պատկերման հիմնական ուղու օպտիմալացմանը, այլև թույլ է տալիս թիրախային ուղղել բազմաթիվ օպտիկական աբերացիաները: Հիմնական աբերացիաների թվում են գնդաձև աբերացիան, որն առաջանում է, երբ եզրային և պարաքսիալ ճառագայթները չեն կարողանում համընկնել ընդհանուր կիզակետում, կոմայի աբերացիան, որը դրսևորվում է որպես կետային աղբյուրների ասիմետրիկ ցրում, մասնավորապես դեպի պատկերի ծայրամաս, աստիգմատիզմը, որը հանգեցնում է կողմնորոշումից կախված ֆոկուսային անհամապատասխանությունների, դաշտի կորությունը, որտեղ պատկերի հարթությունը կորանում է, ինչը հանգեցնում է սուր կենտրոնական շրջանների՝ եզրային ֆոկուսի վատթարացմամբ, և երկրաչափական աղավաղումը, որը հայտնվում է որպես տակառի կամ քորոցի ձև ունեցող պատկերի դեֆորմացիա:
Ավելին, նյութի ցրման հետևանքով առաջացած քրոմատիկ աբերացիաները՝ թե՛ առանցքային, թե՛ կողմնային, խաթարում են գույնի ճշգրտությունը և հակադրությունը: Լրացուցիչ օբյեկտիվի տարրեր ներառելով, մասնավորապես դրական և բացասական օբյեկտիվների ռազմավարական համադրությունների միջոցով, այս աբերացիաները կարող են համակարգված կերպով մեղմվել, այդպիսով բարելավելով պատկերման միատարրությունը տեսադաշտում:
Բարձր թույլտվությամբ պատկերման արագ զարգացումը էլ ավելի է մեծացրել օբյեկտիվների բարդության կարևորությունը: Օրինակ՝ սմարթֆոնային լուսանկարչության մեջ առաջատար մոդելներն այժմ ինտեգրում են CMOS սենսորներ, որոնց պիքսելների քանակը գերազանցում է 50 միլիոնը, որոշները՝ հասնում 200 միլիոնի, միաժամանակ անընդհատ նվազող պիքսելների չափսերով: Այս առաջընթացները խիստ պահանջներ են դնում միջադեպային լույսի անկյունային և տարածական հետևողականության վրա: Նման բարձր խտության սենսորային զանգվածների թույլտվության լիարժեք օգտագործման համար օբյեկտիվները պետք է հասնեն մոդուլյացիայի փոխանցման ֆունկցիայի (MTF) ավելի բարձր արժեքների լայն տարածական հաճախականության տիրույթում՝ ապահովելով նուրբ հյուսվածքների ճշգրիտ վերարտադրություն: Հետևաբար, ավանդական երեք կամ հինգ տարրերից բաղկացած դիզայնը այլևս բավարար չէ, ինչը հանգեցնում է առաջադեմ բազմատարր կոնֆիգուրացիաների, ինչպիսիք են 7P, 8P և 9P ճարտարապետությունները, ընդունմանը: Այս դիզայնները հնարավորություն են տալիս գերազանց վերահսկել թեք ճառագայթների անկյունները՝ խթանելով սենսորի մակերեսին գրեթե նորմալ անկումը և նվազագույնի հասցնելով միկրոոսպնյակի խաչաձև շփումը: Ավելին, ասֆերիկ մակերեսների ինտեգրումը բարելավում է գնդաձև շեղման և աղավաղման ուղղման ճշգրտությունը՝ զգալիորեն բարելավելով եզրից եզր սրությունը և ընդհանուր պատկերի որակը:
Մասնագիտական պատկերման համակարգերում օպտիկական գերազանցության պահանջարկը հանգեցնում է ավելի բարդ լուծումների: Բարձրակարգ DSLR և հայելային տեսախցիկներում օգտագործվող մեծ ապերտուրայի պրայմ օբյեկտիվները (օրինակ՝ f/1.2 կամ f/0.95) բնույթով հակված են լուրջ գնդաձև աբերացիայի և կոմայի՝ իրենց մակերեսային դաշտի խորության և բարձր լույսի թողունակության պատճառով: Այս ազդեցություններին հակազդելու համար արտադրողները պարբերաբար օգտագործում են 10-ից 14 տարրից բաղկացած օբյեկտիվների կույտեր՝ օգտագործելով առաջադեմ նյութեր և ճշգրիտ ճարտարագիտություն: Ցածր դիսպերսիոն ապակին (օրինակ՝ ED, SD) ռազմավարականորեն կիրառվում է քրոմատիկ դիսպերսիան ճնշելու և գունային եզրագծերը վերացնելու համար: Ասֆերիկ տարրերը փոխարինում են բազմաթիվ գնդաձև բաղադրիչներին՝ հասնելով աբերացիայի գերազանց ուղղման՝ միաժամանակ նվազեցնելով քաշը և տարրերի քանակը: Որոշ բարձր արդյունավետության դիզայններ ներառում են դիֆրակցիոն օպտիկական տարրեր (DOE) կամ ֆլուորիտային օբյեկտիվներ՝ քրոմատիկ աբերացիան էլ ավելի ճնշելու համար՝ առանց զգալի զանգված ավելացնելու: Ուլտրա-հեռաֆոտո զում օբյեկտիվներում, ինչպիսիք են 400 մմ f/4 կամ 600 մմ f/4-ը, օպտիկական հավաքածուն կարող է գերազանցել 20 առանձին տարրերը՝ զուգակցված լողացող ֆոկուսի մեխանիզմների հետ՝ մոտիկ ֆոկուսից մինչև անսահմանություն կայուն պատկերի որակը պահպանելու համար:
Այս առավելություններին չնայած, ոսպնյակի տարրերի թվի ավելացումը բերում է զգալի ճարտարագիտական զիջումների: Նախ, յուրաքանչյուր օդային ապակու միջերեսը նպաստում է մոտավորապես 4% անդրադարձման կորստի: Նույնիսկ ժամանակակից հակաանդրադարձնող ծածկույթների դեպքում, ներառյալ նանոկառուցվածքային ծածկույթները (ASC), ենթաալիքային կառուցվածքները (SWC) և բազմաշերտ լայնաշերտ ծածկույթները, կուտակային թափանցելիության կորուստները մնում են անխուսափելի: Տարրերի չափազանց մեծ քանակը կարող է վատթարացնել լույսի ընդհանուր թափանցելիությունը, նվազեցնելով ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը և մեծացնելով բռնկման, մշուշի և կոնտրաստի նվազեցման նկատմամբ զգայունությունը, մասնավորապես թույլ լուսավորության միջավայրերում: Երկրորդ, արտադրական հանդուրժողականությունները դառնում են ավելի ու ավելի պահանջկոտ. յուրաքանչյուր ոսպնյակի առանցքային դիրքը, թեքությունը և հեռավորությունը պետք է պահպանվեն միկրոմետրային մակարդակի ճշգրտությամբ: Շեղումները կարող են առաջացնել առանցքից դուրս շեղման վատթարացում կամ տեղայնացված մշուշոտություն, բարձրացնելով արտադրության բարդությունը և նվազեցնելով արտադրողականության մակարդակը:
Բացի այդ, օբյեկտիվների ավելի մեծ քանակը, որպես կանոն, մեծացնում է համակարգի ծավալն ու զանգվածը, ինչը հակասում է սպառողական էլեկտրոնիկայի մանրացման հրամայականին: Տարածքի սահմանափակումներ ունեցող կիրառություններում, ինչպիսիք են սմարթֆոնները, էքշն տեսախցիկները և անօդաչու թռչող սարքերի վրա տեղադրված պատկերման համակարգերը, բարձր արդյունավետությամբ օպտիկայի ինտեգրումը կոմպակտ ձևաչափերի մեջ ներկայացնում է լուրջ նախագծային մարտահրավեր: Ավելին, մեխանիկական բաղադրիչները, ինչպիսիք են ավտոֆոկուսի ակտիվատորները և օպտիկական պատկերի կայունացման (OIS) մոդուլները, պահանջում են բավարար տարածք օբյեկտիվների խմբի շարժման համար: Չափազանց բարդ կամ վատ դասավորված օպտիկական կույտերը կարող են սահմանափակել ակտիվատորի շարժը և արձագանքը՝ վտանգելով ֆոկուսի արագությունը և կայունացման արդյունավետությունը:
Հետևաբար, գործնական օպտիկական նախագծման մեջ, օբյեկտիվի տարրերի օպտիմալ քանակի ընտրությունը պահանջում է համապարփակ ճարտարագիտական փոխզիջման վերլուծություն: Դիզայներները պետք է համաձայնեցնեն տեսական կատարողականի սահմանները իրական աշխարհի սահմանափակումների հետ, ներառյալ թիրախային կիրառումը, շրջակա միջավայրի պայմանները, արտադրության արժեքը և շուկայական դիֆերենցիացիան: Օրինակ, զանգվածային շուկայի սարքերում շարժական տեսախցիկի օբյեկտիվները սովորաբար ընդունում են 6P կամ 7P կոնֆիգուրացիաներ՝ կատարողականը և ծախսարդյունավետությունը հավասարակշռելու համար, մինչդեռ պրոֆեսիոնալ կինոօբյեկտիվները կարող են առաջնահերթություն տալ պատկերի վերջնական որակին չափի և քաշի հաշվին: Միաժամանակ, օպտիկական նախագծման ծրագրային ապահովման առաջընթացը, ինչպիսիք են Zemax-ը և Code V-ը, հնարավորություն է տալիս կատարել բարդ բազմափոփոխական օպտիմալացում, թույլ տալով ճարտարագետներին հասնել կատարողականի մակարդակների, որոնք համեմատելի են ավելի մեծ համակարգերի հետ՝ օգտագործելով ավելի քիչ տարրեր՝ նուրբ կորության պրոֆիլների, բեկման ցուցիչի ընտրության և ասֆերիկ գործակցի օպտիմալացման միջոցով:
Ամփոփելով՝ ոսպնյակի տարրերի քանակը ոչ միայն օպտիկական բարդության չափանիշ է, այլև հիմնարար փոփոխական, որը սահմանում է պատկերման կատարողականության վերին սահմանը: Այնուամենայնիվ, գերազանց օպտիկական դիզայնը չի իրականացվում միայն թվային էսկալացիայի միջոցով, այլև հավասարակշռված, ֆիզիկայի վրա հիմնված ճարտարապետության կանխամտածված կառուցման միջոցով, որը ներդաշնակեցնում է աբերացիայի ուղղումը, փոխանցման արդյունավետությունը, կառուցվածքային կոմպակտությունը և արտադրելիությունը: Առաջ նայելով՝ նորարարական նյութերի, ինչպիսիք են բարձր բեկման ցուցիչով, ցածր դիսպերսիոն պոլիմերները և մետամատերիալները, առաջադեմ արտադրության տեխնիկաները, ներառյալ վաֆլի մակարդակի ձուլումը և ազատ ձևի մակերեսային մշակումը, և հաշվողական պատկերումը օպտիկայի և ալգորիթմների համատեղ նախագծման միջոցով, նորարարություններ են, որոնք, ինչպես սպասվում է, կվերասահմանեն «օպտիմալ» ոսպնյակների քանակի մոդելը՝ հնարավորություն տալով ստեղծել նոր սերնդի պատկերման համակարգեր, որոնք բնութագրվում են ավելի բարձր կատարողականությամբ, ավելի մեծ ինտելեկտով և բարելավված մասշտաբայնությամբ:
Հրապարակման ժամանակը. Դեկտեմբերի 16-2025